技術原理
生殖細胞是生物學家稱呼精子和卵子的術語，精子與卵子的結合形成了胚胎。通過編輯生殖細胞或胚胎的DNA，有可能減少後代的緻病基因，并将這樣的特征通過基因固定下來，傳遞下去。這樣的技術可以用于消除囊腫性纖維化等家族病，還有可能植入一個終生抗感染的基因等等。這将是醫學史上一次劃時代的進步，在21世紀醫學史上的地位，将與疫苗在20世紀的地位一樣重要。
2015年，在最初的構想提出僅僅三年後，CRISPR技術已經被生物學家作為一種改變DNA的尋找和替換工具廣泛應用，甚至可以隻改變DNA中的一個字母。這項技術非常精确，以至于很多人都期待它能成為一種新的基因療法。這個想法的思路是，讓醫生直接糾正出錯的基因，比如說鐮狀細胞貧血症患者血細胞中的基因。但是這種基因療法對生殖細胞沒有作用，DNA的改變也不會遺傳給後代。相反，通過生殖細胞改變實現的基因變化可以遺傳。現在，由于有了CRISPR技術，這已經成為可能。
實驗步驟
研究人員希望能從紐約的一家醫院獲得一位因BRCA1基因變異導緻卵巢癌的女性的卵巢。然後他們與哈佛大學專門從事抗衰老研究的David Sinclair實驗室合作，提取出不成熟的卵細胞，并在實驗室中促使其發育和分裂。科學家将對這些細胞采用CRISPR技術，糾正其中的BRCA1基因的DNA。其目标是創造一個沒有基因錯誤，從而不會使這位女性患癌症的卵細胞。
操作方式
編輯胚胎
專家表示，用CRISPR技術編輯人類胚胎非常容易。任何掌握分子生物學技術和胚胎發育知識的科學家都能完成這項工作。麻省理工學院的神經生物學家GuopingFeng正在利用非洲毛猴用CRISPR技術創建人類大腦疾病的精确模型。為了創建這個模型，Feng将編輯胚胎的DNA，然後将胚胎移植到雌性非洲毛猴體内，最終分娩出小猴子。Feng想要改變的一個基因是SHANK3。這個基因與神經溝通有關，如果這個基因在童年時期受到損害，就會引起孤獨症。Feng說，在有CRISPR技術之前，不可能對靈長類動物的DNA進行精确的改變，但是第一隻經過基因改造的猴子2014年已經在中國昆明出生了。基因編輯領域最熱門的技術——CRISPR很快将被用于研究人類胚胎。近日，一個英國監管委員會評估了一項敲除幾天大胚胎中發育基因的申請。
但是CRISPR技術也不是十全十美的，而且用這種技術編輯人類胚胎的基因是一種非常随意的行為。要在猴子身上應用CRISPR技術，隻需要将一種化學物質注射到受精卵中即可。
CRIPSPR導緻受精卵中某個基因消失或失去作用的概率是40%左右，所以每次基因編輯操作有效的可能性不大，隻有20%多一點。猴子和人一樣，有兩套基因，分别來自父母雙方。有時兩套基因都會改變，有時隻有一套基因會改變，甚至兩套都沒有改變。隻有一半左右的胚胎會被成功分娩。這些因素加在一起，可能要編輯20個胚胎，才能生出一隻具有你想要的基因的猴子。
用猴子做實驗對象時，這不是什麼大問題，但是如果将同樣的技術應用于人類，顯示就會構成嚴重的問題。将CRISPR成分注入人類的胚胎在技術上并不難，但是其可行性卻有很大問題。正是由于這個原因，很多科學家都對這個實驗嗤之以鼻，認為它是嘩衆取寵，而不是真正的科學。曾創造出第一隻基因改造的小鼠的麻省理工學院生物學家RudolfJaenisch也認為這樣的嘗試“為時過早”。
但是Feng認為改造生殖細胞基因的想法非常好，隻不過限于目前（2015年）的技術，這個想法真正付諸實踐還需要10到20年的時間。除了其他問題以外，CRISPR還可能帶來意料之外的基因改變和效果。但是Feng說，這樣的問題是可以解決的，經過基因改造的胎兒将成功分娩。他說，“對于我來說，這是一種預防。我們很難預測未來，但是降低患病風險的嘗試是有可能成功的，也是應該得到支持的。我認為它會成為現實。”
編輯卵細胞
在波士頓的其他地方，也有一些科學家在嘗試用另一種方法改變生殖細胞的基因。這種方法在技術上更加困難，但是可能效果要好得多。它将CRISPR技術與幹細胞方面的發現結合了起來。很多人，包括Church的研究中心的科學家，都認為這些人很快将可以在實驗室裡用幹細胞創造出卵子和精子。和胚胎不一樣，幹細胞可以發育和複制。因此，它們提供了用CRISPR技術創造經過基因改造的後代的更好的途徑。具體的方法是：首先，編輯幹細胞的基因;第二，将這些基因移植到精子或卵子中;第三，孕育後代。
人類的基因有99.8%由父母雙方共同提供，但有一小部分線粒體基因完全來自母方。如果母方的這部分基因中存在缺陷，就會将其遺傳給下一代。英國的研究人員曾試圖借助全新試管授精技術去除母親卵子中有缺陷的線粒體，從而在更大程度上确保新生兒健康。
改進嬰兒的基因也是有可能的。Sinclair告訴投資者，他已經在嘗試用基因編輯技術改變卵幹細胞中的DNA，這也是Church的實驗室正在進行的研究。他說，“我們認為這項新技術也可以應用在對體外受精沒興趣但是想生出更健康的寶寶的人群身上。”他舉了亨廷頓舞蹈症的例子。這種疾病是一個會引發大腦出現緻命缺陷的基因導緻的。Sinclair說，通過基因編輯，可以消除卵細胞中的這種基因缺陷。他說他和OvaScience公司的目标是“在嬰兒出生之前糾正這些變異”。
西北大學的Tilly說，他的實驗室現在正在嘗試用CRISPR技術編輯卵細胞，以消除可能導緻遺傳疾病的基因。Tilly強調有兩塊拼圖，一塊是幹細胞，另一塊是基因編輯。能夠創造出更多的卵幹細胞是很重要的，因為隻有存在一定規模的可供進行基因改造的卵幹細胞，才能在形成卵細胞之前進行DNA序列分析，并剔除有錯誤的細胞。Tilly預測，這項點到點的技術——從細胞到幹細胞，從幹細胞到精子或卵子，然後再到後代——肯定能夠應用于動物，但是他不确定接下來是否應該應用于人類的卵細胞。技術是否可行是科學問題，而更大的問題則是社會問題。
技術風險
一些人認為，改變人類的生殖細胞——盡管隻是用人類自身的基因拆東補西——是一項為全世界絕大多數科學家所避諱的技術。由于在基因修改過程中繼承了這些額外的基因，他們将來也能把這些基因傳給自己的後代。換句話說，如果允許這些轉基因嬰兒以後與非轉基因的人結婚，可能會改變他們的後代的遺傳信息。這種基因修改方法可能有一天會被用于培育擁有所需特性的嬰兒，如力量強大或高智商的人類。
研究進展
美國培育出第一批轉基因嬰兒
據國外媒體報道，美國科學家近日培育出了世界上第一批轉基因嬰兒。參與這一項目的科學家們在6月27日晚上宣布了這一結果，他們利用基因修改技術培育出了30個嬰兒。此外，其中兩個被測試的嬰兒被發現含有來自三位不同成人的基因。據研究人員稱，這項實驗曆時超過3年。參與這一項目的科學家們利用基因改造技術培育出了30個嬰兒，這30名健康寶寶在出生前都經曆過一系列基因科學實驗。該事件在美國甚至在全球都激起了關于倫理的激烈争論。美國科學家所提供的資料稱，這批轉基因嬰兒由不能懷上自己孩子的婦女所生。為了“生下”孩子，來自另一名女性捐獻者線粒體的額外基因被注入了這些不孕婦女的卵子，然後使卵子受精。科學家獲得健康捐助者的卵子，并用極細的針，取出卵子内部含有“健康”線粒體的物質，再注入不孕婦女的卵子中。由于線粒體自身包含基因，該療法下的新生兒遺傳了兩個女人的DNA。科學家們對兩個轉基因嬰兒進行了基因指紋測定，并證實，他們繼承了三個成年人的DNA：一個男人和兩個女人。
中國在進行這類實驗
2015年，人類生殖細胞基因改變已經成為一個研究概念。至少在波士頓、中國和英國的科學家都在研究這個課題。号稱聚集了衆多世界一流生殖學博士的OvaScience生物技術公司也在緻力于這方面的研究。這些研究團隊的目标是，闡明有可能使兒童沒有某些特定的會引起遺傳病的基因。如果有可能糾正女性卵細胞或男性精子中的DNA，就可以在體外受精中用這樣的生殖細胞生成一個胚胎，然後發育成一個嬰兒。也有可能用CRISPR技術直接編輯早期發育階段的體外受精胚胎的DNA。
《MIT技術評論》采訪的幾位科學家說，在中國已經在進行這樣的實驗了，介紹基因改造後的胚胎發育狀況的文章也即将發表。這些人不願意公開自己的身份，因為這些文章還正在審核之中。這一切都意味着，生殖細胞基因改造研究的進展已經超過了所有人的想象。
争議
反對意見
1、對倫理和人權的挑戰
到2015年為止，倫理上的顧慮始終占據上風。有十幾個國家，不包括美國，已經禁止對生殖細胞進行基因改造，科學界對于這種技術的風險也沒有形成一緻意見。歐盟人權和生物醫學委員會說，篡改基因庫是對“人類尊嚴”和人權的侵犯。
2、對社會公平的挑戰
此外，人們擔心，對生殖細胞進行基因改造将創造出一個由超級人類和為有錢人設計嬰兒的工程師構成的反烏托邦社會。反對者認為，如果生殖細胞基因改造成為醫學實踐的一部分，可能會給人類的福祉帶來巨大的變化，會影響人類的壽命、身份和經濟産出。但是這也會帶來倫理上的兩難和社會挑戰。如果隻有最富裕的人才能承擔得起基因改進的技術該怎麼辦。在美國，體外受精的成本大約是20000美元，而基因檢測、捐贈卵子或代孕母親的價格則高達10萬美元。
3、沒有醫學上的理論依據
還有些人認為，這個想法的缺點在于它沒有醫學上的理由。斯坦福大學的法學教授、倫理學家HankGreely說，“支持這項技術的人并不能真正說出它的好處”。Greely說，問題在于，我們已經可以檢測體外受精胚胎的DNA并從中選取最健康的一個了，這個成本隻有4000美元。例如，一個患亨廷頓舞蹈症的男士，可以用他的精子使其伴侶的十幾個卵子受精。其中一半的胚胎不會患亨廷頓舞蹈症，可以用來受孕。
來自倫敦西部Hammersmith醫院的Winston勳爵表示：“沒有證據表明治療不孕必須用到這項技術。在現階段使用這種技術令我驚訝，這在英國絕對不會被允許。”控制英國輔助生殖技術的人類受精與胚胎管理局（HFEA）的發言人稱，他們不會允許使用這項技術，因為該技術涉及生殖細胞的改造。
實際上，有些人之所以執着于生殖細胞基因改造，是受了一些錯誤觀點的蠱惑。加州一家生物技術公司的首席執行官EdwardLanphier說，“我們認為進行生殖細胞基因改是為了預防疾病，但是實際上不是。這樣做并沒有醫學上的理由。人們會說，我不想要這樣的孩子，不想要那樣的孩子，這是一種完全錯誤的觀點，這項技術會并用于一些令人無法接受的領域。”
4、影響後代福利和不育症患者
批評者提出了很多擔心。孩子将被用來做實驗。父母将受到體外受精診所的廣告的影響。生殖細胞基因改造将導緻“主動的優生”，鼓勵所謂優質基因的傳播。而将會影響到還沒有出生的人，不管他們是否同意這樣做。美國醫學學會認為，不應該在現在進行生殖細胞基因改造，因為這會影響後代的福利，可能會導緻不可預料的、不可逆的結果。
還有些人預測，可以識别出那些很難反對的醫學應用。一對夫妻可能同時存在幾個基因疾病，找不到适合孕育的胚胎。治療不育症也是可行的應用。有些男性不産生精子，出現這種病症的一個原因就是基因缺陷，Y染色體中的某個區域的六百萬個DNA字母中有一個缺失了。而澳大利亞的年輕醫生WernerNeuhaussser說，将基因改造用于這樣的疾病是有可能的。
支持觀點
1、研究者的觀點
研究者認為，推動研究進展的是CRISPR技術“不可思議的獨特性”。雖然人們還沒有發現所有的細節，但是這項技術可以改變DNA中的字母，而基本上沒有副作用。這使得人們忍不住誘惑而去使用它。研究者Church表示，他的實驗室不是要制造或編輯人類的胚胎，他說這“不是我們的風格”。Church的風格是讓人類更強大。他正在宣傳CRISPR技術不僅可以用來消滅與基因有關的疾病。在熱衷了解人類進化的下一步的“超人主義者”舉行的集會上，Church介紹了10個基因發生的自然變異，如果人們出生的時候，就具備這樣的基因變異，就會具有特殊的體質或對疾病的抵抗力。有一種基因變異會極大地降低心髒病的風險，還有一種基因變異使人不會患癡呆症，在老年的時候仍然保持敏銳。
Church認為，CRISPR技術可以給人們有利的基因變異，使DNA編輯起到疫苗的作用，預防一些常見的疾病。雖然Church說，這樣的技術隻會應用在同意使用的成年人身上，但是他顯然認為，這樣的幹預越早進行越好。
Church傾向于回避對嬰兒進行基因改造的問題。但是最終，他的建議是：進行防護性的基因增強。他說，“越早幹預，預防的效果越好。如果我們能夠非常廉價、安全、可預測地實施這項技術，那當然應該實施。”
2、倫理學家認為應抓住機會。
有些人認為，我們不應該錯過改進物種的機會。曼徹斯特大學的生物倫理學家JohnHarris說：“人類的基因不是完美的，我們應該積極支持這項技術”。
3、美國公衆似乎也不是特别反對這樣的想法。
在2014年8月進行的一項調查中，有46%的成年人支持對嬰兒進行基因改造，以降低患重病的風險（這項調查還發現，有83%的人說，如果這樣可以是為了使嬰兒更聰明，那就是對“醫學的過度利用”。）
還有些人說，提高智商也是我們應該考慮的應用。牛津大學的哲學家NickBostrom也在考慮人類是否能夠應用生殖技術來改進人類的智力。雖然我們現在還不知道基因究竟是如何影響智商的，而且有太多的相關基因可以被輕易改變，但是這種高科技的優生方法的前景似乎并不算盲目的投機行為。
甚至隻有少數“超強的”個體可能通過他們的創造力和發現來改變世界，又會怎麼樣呢。根據Bodstrom的觀點，基因改進和氣候變化或國家的長期經濟規劃一樣重要，“因為人類解決問題的能力關系到我們所面臨的每一個問題”。
4、要經過動物實驗降低風險。
對于某些科學家來說，基因和生物技術爆發性的進步意味着，生殖細胞基因改造是不可避免的。當然，安全問題是最重要的。在對一個會叫“媽媽”的嬰兒進行基因改造之前，必須在大鼠、兔子，可能還包括猴子身上進行實驗，也确保他們都能是正常的。但是最終，如果好處超過了風險，醫學界就會抓住這個機會。Neuhausser說，“體外受精技術剛出現的時候也是這樣的。我們一直都不真正知道，體外受精出生的孩子在40歲或50歲的時候是否會健康。但是有些人不得不冒這樣的風險。”
安全規範
2015年1月，20多位科學家、倫理學家和法律專家來到了加州的Napa谷，他們是發現了如何用CRISPR技術編輯基因的伯克利科學家Doudna召集來的。她已經意識到，也開始擔憂，有些科學家會迫不及待地用這種方法來對生殖細胞進行基因改造。現在她想知道，他們是否可以停止。
在1975年的Asilomar會議上，生物學家就如何安全地處理重組的DNA達成了共識。那麼在Napa的這次聚會中，她希望也應該就生殖細胞基因改造達成一項共識，但是要在當時那幾天就達成這樣的共識似乎不可能。現在，全球有幾百萬人在進行生物技術研究。沒有一個權威能夠為科學代言，也沒有一種簡單的方法，将基因技術重新裝回瓶子裡去。Doudna說，她希望至少美國的科學家可以達成共識，暫停生殖細胞基因改造研究。參加這次聚會的某些人說，他們将簽署一份聲明，闡明他們的共識，并在重要的科學期刊上發表。Doudna說，她希望如果美國的科學家能夠簽署這樣一份聯合聲明，将可以影響世界其他地區的研究者暫停他們的研究工作。
Doudna認為，不僅應該暫停關于改造胚胎的研究，還應該暫停利用CRISPR技術改變人類精子和卵子的研究。她說，“我認為這樣的實驗是不恰當的。我覺得現在需要的研究是了解這種技術的安全性、有效性和有關分娩的知識。我認為可以在人類以外的動物身上進行這樣的實驗。”
并不是每個人都認為生殖細胞基因改造如此值得擔憂，也不認為應該停止這樣的實驗。Greely提出，在美國，已經有一些規定禁止實驗室對嬰兒的基因進行改造。他說，“我不想以安全為借口頒布禁令”。但是Greely也說，他同意簽署Doudna提出的那份聲明，它代表的是這個群體的共識。
随着新聞媒體開始宣傳生殖細胞基因改造的實驗，有些使用CRISPR技術的生物技術公司意識到，它們必須要表明立場了。IntelliaTherapeutics公司2014年籌集了1500萬美元準備開發将CRISPR技術作為一種基因療法應用于承認和兒童。該公司的首席執行官NessanBermingham說，生殖細胞基因改造不是商業探測器。他說，他的公司可以利用自己的專利阻止其他人将這項技術商業化。
Bermingham說，他從來沒想過，自己這麼快就要就嬰兒的基因改造問題表明立場。改寫人類的遺傳特征一直是一種技術上的可能性，現在突然變成了現實。但是人類一直想了解和控制人類創造的過程。Doudna認為因為停止這樣的研究，其中一個原因就是給科學家一個計劃，用更多的時間來解釋，他們下一步可能會做什麼。
